熟料產(chǎn)生白心的原因探索和總結(jié)

　　涇陽聲威建材有限公司一期 2500T/D 熟料生產(chǎn)線于 2004 年投產(chǎn)以來，產(chǎn)質(zhì)量年年創(chuàng)新高，但生產(chǎn)的熟料一直存有“夾心料”，顏色呈白色，較為松散，所占體積一般在5-8% 之間，最高可達(dá)到12% 。對此現(xiàn)象客戶多次進(jìn)行質(zhì)量反饋。我公司高度重視，組織專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合實際生產(chǎn)，針對生產(chǎn)的熟料夾有“白心料”事宜，進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和總結(jié)。經(jīng)詢問調(diào)查，“白心料”各水泥廠都會或多或少遇見類似問題，且意見不統(tǒng)一，根治不理想等，現(xiàn)將我公司熟料產(chǎn)生“白心料”的原因和解決方案予以簡述，供同行參考。

　　1 、形成機(jī)理
　　眾所周知，在組成熟料的四個主要氧化物氧化鈣、二氧化硅、氧化鋁和氧化鐵中，除氧化鐵會產(chǎn)生顏色外，其余三個氧化物均為白色。在氧化氣氛下，氧化鐵為黑色，但在還原氣氛下，根據(jù)還原氣氛的強(qiáng)弱所表現(xiàn)出來的顏色有所不同。比如：黃色、綠色，如果還原氣氛很強(qiáng)，甚至可以把三價鐵還原成金屬鐵，此時表現(xiàn)為白色。因此，氧化鐵在不同程度的還原氣氛下，可以表現(xiàn)出黃色、綠色或白色等不同的顏色。 即“白心料”與還原氣氛有直接影響。

　　2 、白心料的表觀性狀
　　熟料煅燒中存在大量的直徑100-300mm 的球形大塊料，最大甚至達(dá)1000mm 左右。大塊球料外殼為堅硬的燒成物，而內(nèi)核則為兩類色澤不一的結(jié)構(gòu)物：內(nèi)核為致密型結(jié)構(gòu)的黃色包裹體，即“黃心料”；大多數(shù)為內(nèi)核不堅硬而且易碎松散物料，顏色呈灰白土色的“白心料”。

　　3 、產(chǎn)生的原因認(rèn)識和分歧意見
　　業(yè)內(nèi)人士對白心料的形成原因的分析，且結(jié)論不一，歸納總結(jié)下來主要有以下幾個方面：

　　分歧意見一：在實際生產(chǎn)過程中，不難發(fā)現(xiàn)，“白心料 ”一般是大塊熟料內(nèi)部易產(chǎn)生，質(zhì)地疏散，且干法線用的是白生料配料燒制，一般情況下，理所當(dāng)然判定為“夾生料”。

　　我公司分析結(jié)論：經(jīng)取樣化驗（見表 1 ），可以很容易看出，“白心料”是經(jīng)過高溫煅燒，且經(jīng)過物理化學(xué)反應(yīng)生成的熟料，具有熟料的各種物理化學(xué)性能，比窯內(nèi)竄出的生料相比，游離鈣和燒失量均低于“夾生料”，色澤和粒徑均不相同。因此，不是我們認(rèn)為的“夾生料”現(xiàn)象。

表 1 正常熟料和“白心料 ” 樣品化學(xué)成分比對表

                           注：1 、以上數(shù)據(jù)是生產(chǎn)低堿熟料時制樣分析， R₂O=0.5095% ，表觀分解率=90% 。

　　2 、上述兩個樣品是同時取樣，篩選后分析化驗結(jié)果。
　　從上表數(shù)據(jù)可看出，兩組樣品化學(xué)成分基本相近，雖“白心料”中游離鈣達(dá) 4.41% ，但也說明物料在窯內(nèi)已充分固相反應(yīng)，物料在液相反應(yīng)中仍然 C₂S 吸收CaO，變成 C₃S 不充分，我認(rèn)為“白心料”是經(jīng)過煅燒但沒有完全燒熟之故，但又不是“夾生料”，從燒失量指標(biāo)即可斷定。

　　沒有正常熟料強(qiáng)度高，強(qiáng)度貢獻(xiàn)值僅是正常熟料的 74.39% ，游離鈣較高，雖對整體熟料強(qiáng)度會有所下降，但“白心料”也并不是熟料的無效成份（見表2）。

表 2 正常熟料與白心料的部分物理性能指標(biāo)對比表

　　　注：　1 、同期熟料指正常取樣，此樣本中含有少量白心料。
　　　　　　2 、白心料指專門挑選出白心料，進(jìn)行制樣。
　　　　　　3 、正常熟料指生產(chǎn)正常區(qū)間，無白心料時期熟料的綜合樣。

　　分歧意見二：在熟料煅燒過程中，如果通風(fēng)不良，就會產(chǎn)生還原氣氛，此時在燒成帶熟料中的氧化鐵就會表現(xiàn)出黃色、綠色或白色，熟料也就變成相應(yīng)的顏色。但是熟料進(jìn)入篦冷機(jī)后，由于空氣中含氧量提高，往往變成氧化氣氛，此時熟料中的低價氧化鐵就慢慢被氧化成三價鐵，又重新變成了黑色，但是由于此時熟料已經(jīng)結(jié)粒，氧氣擴(kuò)散到熟料內(nèi)部比較困難，而且熟料溫度下降得很快，這樣就形成了熟料顆粒外表黑色，內(nèi)部白色。

　　我公司分析結(jié)論：我公司試驗結(jié)果表明，并非主要成因，因為大塊熟料顆粒拿到室外，用風(fēng)稿打散，分別進(jìn)行水冷和風(fēng)冷，熟料仍是白心或黃心料。個人認(rèn)為：未燃燼的煤粉落入熟料中繼續(xù)燃燒，在進(jìn)入燒成帶時逐漸包裹，體積變大，由于在熟料煅燒中是高溫缺氧狀態(tài)，煤很容產(chǎn)生大量的CO，造成熟料中的三氧化二鐵發(fā)生還原反應(yīng)，產(chǎn)生白心料。

　　分歧意見三：正常生產(chǎn)中，部分公司生產(chǎn)出的熟料或多或少的出現(xiàn)白心料，產(chǎn)質(zhì)量也較理想，不可能我公司窯一直處于還原氣氛下煅燒。

　　我公司分析結(jié)論：一般工藝管理不嚴(yán)格的企業(yè)，未確定窯的理想熟料臺時產(chǎn)量（文獻(xiàn)1），為爭取產(chǎn)量最大化，過度發(fā)揮窯的產(chǎn)能，窯熱工制度抗風(fēng)險能力變差，當(dāng)質(zhì)量有所惡化時，采取增加頭煤，加以改善，但長時間沒有減下來，或采取降窯速，從而改變窯氧含量和填充率，為還原氣氛產(chǎn)生創(chuàng)造了條件，從而進(jìn)一步影響及窯皮的平整度，長厚窯皮和結(jié)圈等工藝事故，形成白心料就不能避免了。

　　4 、解決措施和效果
　　1 ）、加強(qiáng)工藝管理工作。嚴(yán)格操作規(guī)程，三班統(tǒng)一操作，均衡穩(wěn)定的生產(chǎn)，每月進(jìn)行一次熱工參數(shù)和配料方案優(yōu)化。根據(jù)生產(chǎn)原始臺帳，找出優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低消耗的區(qū)間，生產(chǎn)參數(shù)和配料方案及其原燃材料成分進(jìn)行分析和總結(jié)，便于進(jìn)一步反饋和指導(dǎo)生產(chǎn)開展。

　　2 ）、進(jìn)一步核實噴煤管技術(shù)參術(shù)性能。噴煤管購進(jìn)后，首先應(yīng)對每個風(fēng)道的橫截面積進(jìn)行計算，同一次風(fēng)機(jī)實際作功，產(chǎn)生的風(fēng)量進(jìn)行計算出各出道的風(fēng)速，是否能達(dá)到設(shè)計制造廠家的或理論的技術(shù)參術(shù)性能，風(fēng)速過大的應(yīng)予以放風(fēng)處理，保證煤管火焰的渦流和高推力，為建立良好熱工制度創(chuàng)造前提條件。

　　3 ）、明確噴煤管的定位。 提高燃燒器角度和增加內(nèi)風(fēng)，噴煤管一般情況下調(diào)節(jié)水平位置低3度，讓煤灰在落入熟料時燃盡，但操作不好時，往往容易燒耐火磚，造成局部高溫點。

　　4 ）、加強(qiáng)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)中的適宜性分析。在實際生產(chǎn)中，企業(yè)為降低成本或大宗原燃材料品位較低等實際情況，劣質(zhì)煤或劣質(zhì)原燃材料進(jìn)入生產(chǎn)線，采取均化處理后，仍須加強(qiáng)煤質(zhì)與配料在生產(chǎn)過程中適宜性分析總結(jié)，及時調(diào)整配料方案，保證熟料的產(chǎn)質(zhì)量。經(jīng)我公司實際生產(chǎn)小結(jié)，煤發(fā)熱量越低，鋁氧率必須控制在低水平運(yùn)行。

　　5 ）、加強(qiáng)原燃材料成分的控制。我公司曾經(jīng)因銅礦渣鐵含量下降，造成大量熟料產(chǎn)生白心料。經(jīng)分析定性為：銅礦渣含有氟化鈣，具有礦化劑的性能，因品位低，配比時摻入量相應(yīng)提高，造成易結(jié)大塊和厚窯皮，產(chǎn)生“白心料”。在一次銅礦渣供應(yīng)不足的情況下，更換成低品位的鐵礦石，其它控制指標(biāo)未變，煅燒出的熟料呈墨綠色，解決了白心料現(xiàn)象。進(jìn)一步推定了，工業(yè)廢渣含有或多或少的礦化物，可降低熟料低固融點溫度，是造成白心料的一大主要因素。

　　我公司經(jīng)在上述五個方面的工作加強(qiáng)，取得了較好的防范和處理效果。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，游離鈣合格率得到進(jìn)一步提高，從 73% 提高到 87% ，增強(qiáng)了安定性。熟料 3 天和 28 天抗壓強(qiáng)度分別由 24MPa 和 48MPa 提高到 28MPa 和 57MPa ，大幅增加了水泥中混合材的摻加量，給公司帶來了效益。

　　5 、結(jié)論
　　1 、還原氣氛是造成熟料夾有白心料的真實原因。一般在熱工制度不穩(wěn)定（如：頭煤過多，長厚窯皮，結(jié)圈結(jié)蛋，窯速頻繁調(diào)整，頻繁踏料，窯爐風(fēng)不匹配等）狀態(tài)下，熟料粒徑大，不均齊，極易產(chǎn)生白心料，嚴(yán)重影響熟料質(zhì)量和二次風(fēng)溫，操作困難，合格率低，煤耗較高，必須結(jié)合生產(chǎn)實際情況及時分析調(diào)整。

　　2 、白心料對熟料安定性和強(qiáng)度的影響隨白心料的增加而惡化，生產(chǎn)過程中必須高度重視此現(xiàn)象。在良好的熱工制度下，即使產(chǎn)生少量的白心料，對熟料強(qiáng)度和安定性不會造成過大影響，僅是色澤問題，不必過于擔(dān)心。但應(yīng)做好相應(yīng)的記錄，分析原因，做到白心料不在增加。

　　3 、必須積極、高度關(guān)度原燃材料的指標(biāo)變化情況，“生在料上，死在窯上”說明了實踐是檢驗認(rèn)知的唯一手段。因此，利用數(shù)理統(tǒng)計分析工具，反求原燃材料的控制指標(biāo)是指導(dǎo)和處理生產(chǎn)實際問題有效有手段，具有較高的現(xiàn)實意義。

　　4 、超產(chǎn)因根據(jù)生產(chǎn)實際情況，定出窯臺時產(chǎn)量高限，即窯理想熟料產(chǎn)量（文獻(xiàn) 1 ），不能隨意性的一次次創(chuàng)出臺產(chǎn)新高，均衡穩(wěn)定才是生產(chǎn)之根本，也是杜絕“白心料”的有效途徑。

　?。ㄒ梦墨I(xiàn)1） 李昌勇 劉龍 預(yù)分解回轉(zhuǎn)窯的理想熟料產(chǎn)量分析
　　全國第四屆懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯技術(shù)經(jīng)驗交流會論文集 P-263